Z箍缩内爆等离子体双层丝阵负载设计的物理分析

实验证实双层金属丝阵负载Z箍缩内爆等离子体产生的X光辐射源,与单层丝阵负载相比可以提高40%的功率。为了优化Z装置上双层丝阵负载实验方案的设计,从内爆动力学过程和Rayle igh-Taylor(RT)不稳定性发展过程进行了理论分析。分析表明:双层丝阵负载实验不会提高X光辐射的总能量,但可以明显地提高辐射功率;双层丝阵的外半径应与单层丝阵负载优化方案的半径相一致;双层丝阵内、外层质量的选取应以优化的单层丝阵内爆到心时间为标准;内层丝阵置于外层丝阵半径的正中位置上,更有利于抑制RT不稳定性。

电感分布对双层丝阵Z箍缩内爆动力学模式的影响

采用等效电路和零维分析方法,建立了双层丝阵Z箍缩内爆动力学的物理模型.研究了内、外层丝阵电感分布及其变化对双层丝阵内爆动力学模式的决定性影响,结果表明丝阵的初始电感决定了初始电流分配,动态电感变化影响丝阵内爆的动力学过程.提出由于电感的变化可能存在四种不同的双层丝阵内爆动力学模式.针对"强光一号"装置Z箍缩双层丝阵负载参数进行计算分析,可以得到外层等离子体穿透内层先运动到芯的动力学模式,与其他低电流装置在实验上观察到的物理图像一致.

双层丝阵Z箍缩电流分配实验研究

负载内外层电流分配是决定双层丝阵Z箍缩内爆动力学模式的关键因素.在"强光一号"装置上,利用微型磁探针系统定量测量了双层钨丝阵三个重要径向位置点的电流,获得了其在驱动电流开始上升至驱动电流达到峰值之前20ns这一阶段内的时间演化行为.实验使用的双层钨丝阵负载高度为20 mm、单丝直径为3.8μm、内/外层丝阵直径分别为8 mm/16 mm.对比了内/外层丝根数分别为42/21和21/42时电流分配的差异.结果表明:驱动电流上升过程中,内外层丝阵的电流均逐步增大,外层丝阵电流份额逐渐减小,而内层丝阵电流份额逐渐增大;内层丝阵最大电流份额未超过50%;内/外层丝根数为21/42的负载外层电流较大.

双层钨丝阵的软X射线辐射参数

在俄罗斯新能源研究所的Angara-5-1装置上对双层钨丝阵的辐射参数进行了实验研究,将不同结构的双层钨丝阵的实验结果及双层钨丝阵与单层钨丝阵的实验结果进行了比较。根据理论模拟提出的4种双层丝阵内爆动力学模式对3次中俄联合实验双层丝阵辐射功率结果进行了分析。双层丝阵的外层与内层同步内爆后,内层相对均匀等离子的分布将有效改善外层等离子体时空分布的均匀性,与单层丝阵相比,X射线辐射功率增加了32%。

中俄Z-pinch联合实验新进展

在Angara-5-1装置Z-pinch实验中,研究了双层丝阵内爆动力学模式和动态黑腔,获得高产额X射线辐射能量和功率,X射线辐射功率达5.6TW,泡沫X射线辐射温度达63eV,本文给出主要实验设计方法和结果.